Struttura di un Hard Disk

                                                         

La rottura o il mal funzionamento di un hard disk o disco rigido, nella maggior parte dei casi implica anche una perdita dei dati in esso contenuti, spesso l'origine del problema è riscontrabile proprio in un malfunzionamento delle sue componenti infatti, le operazioni di recupero dati da hard disk possono essere diverse, dipendendo molto dal tipo di danno subito o dalla componente che ha provocato la perdita.   Gli hard disk vengono anche definiti dispositivi di memoria di massa magnetici poiché, come si può vedere dall'immagine, per memorizzare i dati utilizzano dei dischi o piatti rivestiti di un materiale ferromagnetico. Vediamo nel dettaglio ogni componente che struttura l'hard disk:

CHASSIS è la parte esterna che racchiude tutte le componenti del disco rigido. Sia in fase di assemblaggio che all'interno dello chassis è presente aria quasi del tutto sterile, con una percentuale di polveri e microparticelle di molto inferiori alla comune aria; per questo quando viene prodotto e quando deve essere aperto per un recupero o un'assistenza, è necessario farlo in un ambiente controllato chiamato in gergo tecnico camera bianca

MOTORI del dispositivo di storage sono due: il primo, di cui è visibile solo l'asse nel mezzo dei dischi, permette il movimento rotatorio dei piatti mentre il secondo, visibile in foto con il nome di attuatore, si occupa del movimento del braccio delle testine. Questo tipo di movimento richiede un flusso di elettricità considerevole, soprattutto in fase di avvio dell'hard disk, generando una certa quantità di calore che influisce in modo negativo sulla durata del dispositivo nel suo complesso. A causa del surriscaldamento, negli hard disk di vecchia generazione, era necessario effettuare una ricalibrazione termica per ristabilire l'allineamento delle testine con i piatti e, per i tempi richiesti, era possibile incorrere in una perdita del flusso dati Queste problematiche sono state completamente superate nei nuovi dispositivi.

DISCHI MAGNETICI come abbiamo già detto poc'anzi, un struttura hard disk standard prevede l'implementazione di un minimo di due dischi rivestiti di questo materiale ferromagnetico. La superficie in tal modo rivestita, presenta aree con dei microelementi che vengono magnetizzati in un certo verso durante la scrittura dei dati

GRUPPO TESTINE la lettura e la scrittura dei dati in memoria è possibile grazie allo scorrimento delle testine sulla superficie magnetica dei piatti grazie al movimento indotto dal braccio testine; in passato venivano utilizzate testine induttive, ora sostituite da testine magneto-resistive (AMR).Queste ultime, passando sulla superficie magnetica dei dischi subiscono un cambiamento della resistenza o tensione elettrica, ad opera delle magnetizzazioni presenti sul disco, generando un segnale di uscita. Le testine magneto-resistive hanno sostituito le precedenti testine induttive perchè risultano essere molto più sensibili rispetto alle seconde.

PREAMPLIFICATORE DELLE TESTINE (Pre-amplifier) è parte integrante del gruppo testine che connette direttamente con la PCB, la scheda elettronica. Purtroppo, i problemi che possono insorgere sul preamplificatore, solitamente derivati ad un sovraccarico di corrente, coinvolgono anche le testine per cui, il suo danneggiamento implica la sostituzione di entrambe le componenti.

CIRCUITO STAMPATO DEL CONTROLLER conosciuto anche come PCB (non visibile in foto), è il supporto meccanico ed elettrico su cui vengono collegate le componenti elettriche, in questo caso dalle componenti del controller dell'hard disk, simile ad un processore presente nei PC. Questa parte si interessa della gestione del movimento delle testine e dei dischi, dell'interfaccia con l'esterno, del flusso dati, della loro correzione e, dello SMART se presente. Il modo di implementare i circuiti stampati da parte delle case produttrici non è standardizzato, proponendo sul mercato differenti modelli diversi tra loro anche per una stessa azienda produttrice.

Sulla superficie del circuito stampato vengono installate le varie componenti necessarie di cui la più importante è sicuramente il controller o central processing unit (CPU), detto anche micro-processore in italiano. Questo, per svolgere le sue funzioni deve avvalersi di un firmware proprio cioé, di un software per la gestione del circuito oltre ad una sua RAM e un numero variabile di cache, implementate per snellire il flusso dati e rendere più facilitato l'accesso ad essi. Altre parti fondamentali del circuito stampato sono idriver, a cui sono collegati i motori che così ricevono direttamente dalla CPU le indicazioni per il loro funzionamento.  Vediamo nel particolare le funzioni di queste componenti:

• FIRMWARE come già detto, è il programma addetto al funzionamento del processore, contenuto fisicamente in un chip interno alla CPU che gestisce le operazioni di I/O, il controllo dell'interfaccia e dell'insieme delle componenti hardware. Di norma, sono presenti anche più processori che gestiscono autonomamente alcune operazioni assegnata al firmware, specialmente quelle più onerose di lettura e scrittura, con un evidente guadagno di prestazioni
• INTERFACCIA di un hard disk è quella parte fisica del circuito che permette il collegamento e l'interazione con un diverso dispositivo, in questo caso il PC. Gli hard disk di regola possiedono più ingressi (slot) standardizzati per collegarsi ad altri dispositivi, solitamente attraverso un cavo; le interfaccie standard più comuni sono di tipo IDE (Integrated Drive Electronics) e EIDE (Enhanced IDE) sono i più obsoleti, Serial ATA (Advanced Tecnology Attachment) introdotto nel 2003, anche chiamato Serial PATA (Parallel ATA) e utilizzato per tutti i dispositivi che permettono il collegamento di periferiche come, i lettori CD e DVD. Inoltre vi è l'interfaccia SCSI e la sua evoluzione SCA, utilizzato dai sistemi RAID per poter permettere la rimozione sicura di uno o più dischi rigidi.

Come funziona un hard disk

Per poter essere utilizzato, è necessario anzitutto che l'hard disk subisca una formattazione logica, determinando il tipo di file system che, organizza il modo in cui si devono memorizzare i dati; in altre parole, si determina la divisione del disco cioé, la grandezza dei blocchi (o stripe) nella quale vengono scritti e recuperati i dati. Esistono diversi tipologie di file system: per Windows c'è NTFS, EXT4 riguarda i sistemi operativi Linux mentre, per Mac esiste HFS. Attraverso il file system, si crea sul disco un sistema logico di memorizzazione delle informazioni di tipo gerarchico ad albero poiché, in seguito dovranno essere individuate dal sistema operativo per essere lette, creando una vera e propria tabella di allocazione dei file (FAT).

 Fisicamente, è necessario dividere i dischi magnetici in settori per poter creare uno schema di distribuzione dei dati sempre, per poter leggere e scrivere facilmente i dati presenti. Per eseguire questa formattazione fisica del disco si provvederà a dividerlo in settori, tracce e cluster. Il disco, presenta un certo numero di anelli concentrici (tracce) identificabili con numeri specifici che, vengono divisi in settori, le unità fisiche corrispondente ad un "spicchio". Un insieme di tracce contigue invece prende il nome di cluster (gruppo) mentre, tutte le tracce aventi la stessa distanza dal centro del hard disk e quindi lo stesso numero ma, posizionate sui diversi dischi presenti, prende il nome di cilindro.

Questa doppia formattazione serve per l'organizzazione logica e fisica dei dati, che vengono memorizzati come impulsi magnetici ad opera delle testine. Le informazioni digitali sono registrate come una serie di 0 ed 1 (codice binario) che, a livello elettronico sono livelli di tensione, corrispettivamente basso ed alto. Le testine, trasformano questi impulsi elettrici in impulsi magnetici (fase di scrittura) e viceversa (fase di lettura), magnetizzando le microparticelle del rivestimento ferromagnetico del disco con una polarizzazione positiva o negativa, corrispondenti a loro volta allo zero o all'uno. In tal modo, le informazioni magnetiche rimangono impresse sul disco con un certo tipo di polarità. Quindi una serie di microparticelle magnetizzate in un certo modo, corrispondono a bit di informazioni.

In altri termini, il software trasforma i nostri dati in un codice logico binario, tale segnale elettrico viene poi inviato alle testine che, lo convertono in un campo magnetico che viene inciso sul disco, concludendo così la loro scrittura; inversamente, quando recuperiamo dei dati già memorizzati, il disco girando su sé stesso a contatto con le testine trasforma l'impulso magnetico in elettrico che, a sua volta viene trasformato in segnale digitale poi letto dal software. 

Il recupero dati da un hard disk

Grazie al procedimento sopra descritto, è possibile procedere con successo ad operazioni di recupero dati su hard disk anche se essi risultano cancellati o formattati: questo perchè, i dati cancellati vengono eliminati solo nella FAT (organizzazione gerarchica ad albero) e di conseguenza, lo spazio che occupavano viene segnalato come libero per nuove operazioni di scrittura. In realtà, fisicamente le microparticelle magnetizzate rimangono inalterate fino a quando, non subiscono una differente magnetizzazione cioé, fino a quando i dati non vengono sovrascritti da altri nuovi.

Con la cancellazione di un file quindi, non è più possibile l'individuazione della sua posizione da parte del file system perché viene eliminata (in realtà viene cambiata con un codice standard) la sua nomenclatura nella tabella di allocazione file (FAT). Per questo, se ci accorgiamo di aver cancellato dei dati per errore e vogliamo recuperarli, è fondamentale evitare qualsiasi tipo di sovrascrizione per non eliminare completamente il settore. Per sovrascrivere dei dati da recuperare è sufficiente navigare in internet, installare o aprire programmi e salvare altri files per cui, in questo caso sono operazioni altamente sconsigliate.

Scongiurate eventuali sovrascrizioni, affidandosi al nostro centro di recupero dati professionale, è possibile riacquistare anche il 100% dei dati potendo disporre di un ambiente protetto (camera bianca) dove, i nostri qualificati tecnici possono intervenire con l'uso di programmi e attrezzature sviluppate appositamente a tale scopo.

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